CN103872728A - 一种多功能一体化电动汽车车载充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多功能一体化电动汽车车载充电机。该充电机包括依次连接的开关、前端滤波模块、第一整流模块、功率因数校正模块、第一滤波模块、逆变模块、变压器、第二整流模块和第二滤波模块。变压器至少包括一个原边绕组线圈以及第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈两个绕组线圈；第二整流模块连接第二副边绕组线圈，第二滤波模块连接蓄电池。该充电机还包括依次连接于第一副边绕组线圈后的整流逆变模块和第三滤波模块；第三滤波模块连接动力电池。本发明扩展了车载充电机的功能，实现了车载交直流充电机和直流变换器两种功能，降低了车载充电机的成本，减小了其重量和体积；同时实现了电气隔离，且能量转换效率高。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车车载充电技术领域，涉及一种电动汽车的充电机。
背景技术
当今世界环境、能源问题日益突出，电动汽车成为了汽车工业研究、开发的热点，但电动汽车的市场化仍受到一些关键技术的阻碍。其中，比较突出的一个技术就是电动汽车的充电技术。
电动汽车充电机是电动汽车的重要组成部分。目前，电动汽车充电机可分为非车载充电机和车载充电机。对于电动汽车，传统的车载充电机的作用是将公共电网的交流电给高压动力电池充电。传统的车载充电机包括以下部分：电磁干扰（EMI）滤波器、输入整流模块、功率因数校正（PFC）模块、输入滤波器、逆变模块、变压器、输出整流模块、输出滤波器；其中逆变模块、变压器、输出整流模块、输出滤波器构成了直流直流变换单元，实现了直流直流变换功能。车载的直流变换器（DCDC）用于高压动力电池给低压蓄电池充电，该直流变换器与车载充电机中的直流直流变换单元需要实现的功能是相似的，但是两者一般是分开的，即针对公共电网对动力电池充电和动力电池对低压蓄电池充电，从原理上包含了两台DCDC设备，从而车载充电机的成本高，体积大且功能单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能在需要车载充电时利用公共电网交流电同时对高压动力电池和低压蓄电池充电，又能在车辆运行时利用高压动力电池给低压蓄电池充电的车载充电机。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种多功能一体化电动汽车车载充电机，包括依次连接的前端滤波模块、第一整流模块、功率因数校正模块、第一滤波模块、逆变模块、变压器、第二整流模块，第二滤波模块；所述变压器至少包括一个原边绕组线圈以及第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈两个副边绕组线圈；所述第二整流模块连接所述第二副边绕组线圈，以将所述第二副边绕组线圈输出的交流电整流为直流电；所述第二滤波模块连接所在汽车的蓄电池，以滤除所述第二整流模块输出的直流电中的脉动成分；所述充电机还包括依次连接于所述第一副边绕组线圈后的整流逆变模块和第三滤波模块；所述第三滤波模块连接所在汽车的动力电池，以滤除所述整流逆变模块输出的直流电中的脉动成分；所述整流逆变模块用于将所述第一副边绕组线圈输出的交流电整流为直流电，或者将动力电池输出的直流电逆变为交流电。
所述车载充电机还包括第一开关，第一开关连接所述前端滤波模块和公共电网，作为所述车载充电机和公共电网的接口。
所述前端滤波模块为前端滤波器。
所述前端滤波器为电磁干扰滤波器。
所述第一滤波模块为第一滤波器。
所述第二滤波模块为第二滤波器。
所述第三滤波模块为第三滤波器。
所述第一滤波模块的输入端还与所述高压动力电池通过第二开关连接。
所述蓄电池为车载12伏蓄电池。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明的多功能一体化电动汽车车载充电机中变压器原边有一组绕组线圈，副边有两组绕组线圈，使得该车载充电机能利用同一磁路集成交直流充电机和直流变换器两种功能。该多功能一体化电动汽车车载充电机实现了电气隔离，能量转换效率高，扩展了车载充电机的功能，降低了车载充电机的成本，减小了车载充电机的重量和体积。
附图说明
图1是本发明实施例中车载充电机的组成原理图；
图2是本发明实施例中车载充电机实现交直流充电机功能时的能量流图；
图3是本发明实施例中车载充电机采用第一种方式实现直流变换器功能时的能量流图；
图4是本发明实施例中车载充电机采用第二种方式实现直流变换器功能时的能量流图。
附图中：101、第一开关；102、第二开关；2、变压器；21、原边绕组线圈；2201、第一副边绕组线圈；2202、第二副边绕组线圈。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
针对现有技术中充电机功能单一，成本高体积大等缺点，本发明提出了一种多功能一体化电动汽车车载充电机。该车载充电机包括依次连接的第一开关101、EMI滤波器、第一整流模块、PFC模块、第一滤波器、逆变模块、原边有一个绕组线圈副边有两个绕组线圈的变压器2。还包括依次连接于变压器第一副边绕组线圈2201后的整流/逆变模块和第三滤波器，以及依次连接于变压器第二副边绕组线圈2202后的第二整流模块和第二滤波器。其中，第三滤波器与高压动力电池连接，第二滤波器与低压蓄电池连接，第一滤波器在输入端通过第二开关102与高压动力电池连接。图1所示为该车载充电机的组成原理图。
其中，第一开关101为该充电机与公共电网的接口；第二开关102用于选择采用何种方式实现高压动力电池对低压12伏蓄电池充电。EMI滤波器用于过滤来自公共电网的高次谐波；第一整流模块用于将公共电网的交流电整流为脉动直流电；PFC模块用于提高功率因数，降低该车载充电机输入公共电网的谐波；第一滤波器用于滤除PFC模块输出直流电中的脉动成分；逆变模块用于将第一滤波器输出的直流电逆变为交流电；变压器用于实现变压以及能量传输；整流/逆变模块用于将变压器第一副边绕组线圈2201输出的交流电整流为直流电，或者将高压动力电池输出的直流电逆变为交流电；第三滤波器用于滤除整流/逆变模块输出直流电中的脉动成分；第二整流模块用于将变压器第二副边绕组线圈2202输出的交流电整流为直流电；第二滤波器用于滤除第二整流模块输出直流电中的脉动成分；高压动力电池为电动汽车动力源；低压蓄电池为电动汽车车载12伏蓄电池。
该多功能一体化电动汽车车载充电机具有交直流充电机和直流变换器两种功能。在需要车载充电时，利用公共电网交流电同时给高压动力电池和低压12伏蓄电池充电，实现交直流充电机功能；而在车辆运行时，利用高压动力电池给低压12伏蓄电池充电，且可以通过两种方式实现在车辆运行时利用高压动力电池给低压12伏蓄电池充电，实现了直流变换器的功能。
图2所示该多功能一体化电动汽车车载充电机实现交直流充电机功能时的能量流图，图2中箭头的方向表示能量流动的方向，此时第一开关101闭合，第二开关102打开。公共电网的能量依次经过EMI滤波器、第一整流模块、PFC模块、第一滤波器、逆变模块流向变压器的原边，流向变压器2的能量从其两个副边绕组线圈输出，从第一副边绕组线圈2201输出的能量经过整流/逆变模块、第三滤波器流向高压动力电池，从第二副边绕组线圈2202输出的能量经过第二整流模块、第二滤波器流向低压12伏蓄电池，从而实现利用公共电网交流电同时为高压动力电池和低压12伏蓄电池充电。
图3所示为该多功能一体化电动汽车车载充电机采用第一种方式实现直流变换器功能时的能量流图，图3中箭头的方向表示能量流动的方向，此时第一开关101断开，第二开关102也断开。高压动力电池输出的能量经过第三滤波器、整流/逆变模块从变压器2的第一副边绕组线圈2201流向变压器2，此时开关1断开，车载充电机没有连接到公共电网，流向变压器2的能量从变压器2的第二副边绕组线圈2202流出，经过第二整流模块、第二滤波器流向低压12伏蓄电池，从而实现高压动力电池到低压12伏蓄电池的直流电压变换。
图4所示为该多功能一体化电动汽车车载充电机采用第二种方式实现直流变换器功能时的能量流图，图4中箭头的方向表示能量流动的方向，此时第一开关101断开，第二开关102闭合。高压动力电池输出的能量经过第一滤波器、逆变模块流向变压器2的原边，流向变压器2的能量从变压器2的第二副边绕组线圈2202流出，经过第二整流模块、第三滤波器流向低压12伏蓄电池，从而实现高压动力电池到低压12伏蓄电池的直流电压变换。
综上所述，本发明的多功能一体化电动汽车车载充电机中变压器原边有一组绕组线圈，副边有两组绕组线圈，使得该车载充电机能利用同一磁路集成交直流充电机和直流变换器两种功能。该多功能一体化电动汽车车载充电机实现了电气隔离，能量转换效率高，扩展了车载充电机的功能，降低了车载充电机的成本，减小了车载充电机的重量和体积。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多功能一体化电动汽车车载充电机，包括依次连接的前端滤波模块、第一整流模块、功率因数校正模块、第一滤波模块、逆变模块、变压器、第二整流模块，第二滤波模块，其特征在于：所述变压器至少包括一个原边绕组线圈以及第一副边绕组线圈和第二副边绕组线圈两个副边绕组线圈；所述第二整流模块连接所述第二副边绕组线圈，以将所述第二副边绕组线圈输出的交流电整流为直流电；所述第二滤波模块连接所在汽车的蓄电池，以滤除第二整流模块输出的直流电中的脉动成分；
所述充电机还包括依次连接于第一副边绕组线圈后的整流逆变模块和第三滤波模块；第三滤波模块连接所在汽车的动力电池，以滤除所述整流逆变模块输出的直流电中的脉动成分；所述整流逆变模块用于将第一副边绕组线圈输出的交流电整流为直流电，或者将动力电池输出的直流电逆变为交流电。
2.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述车载充电机还包括第一开关，第一开关连接所述前端滤波模块和公共电网，作为所述车载充电机和公共电网的接口。
3.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述前端滤波模块为前端滤波器。
4.根据权利要求3所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述前端滤波器为电磁干扰滤波器。
5.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述第一滤波模块为第一滤波器。
6.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述第二滤波模块为第二滤波器。
7.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述第三滤波模块为第三滤波器。
8.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述第一滤波模块的输入端还与所述高压动力电池通过第二开关连接。
9.根据权利要求1所述的多功能一体化电动汽车车载充电机，其特征在于：所述蓄电池为车载12伏蓄电池。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140618 |